TWI579488B - 光學模組 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種可具有高演色性的光學模組。
隨著光電技術的演進，光源的發光機制也從熱致發光(thermoluminescence)演進為電致發光(electroluminescence,EL)。採用電致發光機制的光源通常具有較窄的發光波長範圍，為了達到不同的發光顏色或較廣的發光波長範圍，採用波長轉換元件(例如是含有螢光粉的膠體)來轉換光源所發出的光線的波長為其中一種常用的方法。
舉例而言，若光源所發出光線例如為藍色的光線，而波長轉換元件例如是一黃色螢光物質，波長轉換元件可把藍色的光線轉換成黃色的光線。被波長轉換元件激發轉換產生之黃光與未被波長轉換元件轉換的藍光便能夠混合成白光。然而，通過上述方式所混合出來的白光由於缺乏紅色光線的波段，而使得其演色性較差。
本發明提供一種光學模組，其可提供高演色性，並為一點光源形式的光線。
本發明的一種光學模組，包括一第一光源、一第二光源及一波長轉換元件。第一光源與第二光源分別發出不同顏色的光線。第一光源與第二光源分別具有一第一光軸與一第二光軸，且第一光軸與第二光軸具有一交點。波長轉換元件位於第一光軸與第二光軸的交點上。
在本發明的一實施例中，上述的第一光源所發出的光線的波長為一第一波長，第二光源所發出的光線的波長為一第二波長，第一光源所發出的光線在通過波長轉換元件之後的光線的波長為一轉換波長，第二波長大於轉換波長，且轉換波長大於第一波長。
在本發明的一實施例中，上述的第一光源與第二光源分別為雷射光源。
在本發明的一實施例中，上述的光學模組更包括一第三光源，具有一第三光軸，第一光源、第二光源與第三光源分別發出不同顏色的光線，第一光軸、第二光軸與第三光軸交會於交點，且波長轉換元件位於第一光軸、第二光軸與第三光軸的交點上。
在本發明的一實施例中，上述的第一光源所發出的光線的波長為一第一波長，第二光源所發出的光線的波長為一第二波長，第三光源所發出的光線的波長為一第三波長，第一光源所發
出的光線在通過波長轉換元件之後的光線的波長為一轉換波長，第二波長與第三波長分別大於轉換波長，且轉換波長大於第一波長。
在本發明的一實施例中，上述的第三光源為一雷射光源。
在本發明的一實施例中，上述的]第一光源與第二光源於交點上的光照面積約與波長轉換元件的一最大截面面積相等。
本發明的一種光學模組，包括一第一光源、一第二光源、一第三光源及一散射元件。第一光源、第二光源與第三光源分別發出不同顏色的光線。第一光源、第二光源與第三光源分別具有一第一光軸、一第二光軸與一第三光軸，且第一光軸、第二光軸與第三光軸具有一交點。散射元件位於第一光軸、第二光軸與第三光軸的交點上。
在本發明的一實施例中，上述的第一光源、第二光源與第三光源分別為雷射光源。
在本發明的一實施例中，上述的第一光源、第二光源與第三光源於交點上的光照面積約與該散射元件的一最大截面面積相等。
基於上述，本發明的光學模組透過將波長轉換元件配置在第一光軸與第二光軸的交點上，從第一光源所發出的光線在通過波長轉換元件之後被轉換波長，並與未被轉換波長的第一光源以及第二光源的光線混合，而發出高演色性的光線。或者，本發明的光學模組透過將散射元件配置在第一光軸、第二光軸與第三
光軸的交點上，第一光源、第二光源與第三光源所發出的光線在被散射元件散射時混合，而發出高演色性的光線。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、200、300‧‧‧光學模組
110、210、310‧‧‧第一光源
112、212、312‧‧‧第一光軸
120、220、320‧‧‧第二光源
122、222、322‧‧‧第二光軸
130、230‧‧‧波長轉換元件
240、340‧‧‧第三光源
242、342‧‧‧第三光軸
350‧‧‧散射元件
圖1是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種光學模組的示意圖。
圖3是依照本發明的另一實施例的一種光學模組的示意圖。
圖1是依照本發明的一實施例的一種光學模組的示意圖。請參閱圖1，本實施例的光學模組100包括一第一光源110、一第二光源120及一波長轉換元件130。
第一光源110所發出的光線的波長為一第一波長，第二光源120所發出的光線的波長為一第二波長。更明確地說，第一光源110所發出的光線與第二光源120所發出的光線分別為不同顏色的光線。在本實施例中，第一光源110所發出的光線為藍光，第二光源120所發出的光線為紅光，但第一光源110所發出的光線與第二光源120所發出的光線的顏色種類並不以此為限制。
如圖1所示，第一光源110與第二光源120分別具有一
第一光軸112與一第二光軸122。第一光源110所發出的光線與第二光源120所發出的光線分別沿著第一光軸112與第二光軸122射出。其中，第一光軸112與第二光軸122具有一交點，換句話說，第一光軸112不平行於第二光軸122。
波長轉換元件130位於第一光軸112與第二光軸122的交點上，且波長轉換元件130用以轉換光線的波長。在本實施例中，第一波長的光線在通過波長轉換元件130之後會被轉換為波長為一轉換波長的光線，其中轉換波長大於第一波長。舉例而言，第一光源110以一藍光光源為例，且波長轉換元件130以一黃色螢光物質為例。第一光源110所發出的部分光線在通過波長轉換元件130之後，會轉換為黃光。
此外，在本實施例中，第二波長會大於轉換波長，而使得第二光源120所發出的光線在通過波長轉換元件並不會被轉換波長，而是維持原有波長。舉例而言，第二光源120以一紅光光源為例，第二光源120所發出的光線在通過波長轉換元件130之後仍會維持紅光。
因此，在本實施例中，波長轉換元件130只會轉換第一光源110所發出的光線，對於第二光源120所發出的光線而言，波長轉換元件130為一散射元件，第二光源120所發出的光線在通過波長轉換元件130之後仍會維持原有波長，但會散射至多個方向。
在本實施例中，由於第一光源110所發出的光線仍有部
分不會被波長轉換元件130轉換，而維持原有波長，因此，通過波長轉換元件130之後的黃光，與未被波長轉換元件130轉換的藍光與紅光混合之後，變成為演色性良好的白光。
此外，為了使通過波長轉換元件130的光線以高亮度的點光源的形式射出，在本實施例中，第一光源110與第二光源120分別為雷射光源，其具有亮度大且準直性強的特性，當然，第一光源110與第二光源120也可使用其他具有良好的準直性的光源，並不以此為限制。
本實施例的光學模組100透過將波長轉換元件130配置在第一光軸112與第二光軸122的交點上，此配置可使得波長轉換元件130的尺寸只需要涵蓋於第一光軸112與第二光軸122的交會區域即可。相較於習知的多光源的光學模組，其多個光源的光軸呈現平行配置，而使得波長轉換元件的尺寸需要大於等於第一光源與第二光源的光照面積總和，可有效地縮減波長轉換元件130的尺寸。在本實施例中，光學模組100的波長轉換元件130的最大截面面積約略等於第一光源110與第二光源120於交點的光照面積，更可以接近於單一點光源(第一光源110或是第二光源120)的尺寸，於後續的光學設計應用上，將有更大的設計彈性。
此外，在本實施例的光學模組100中，從第一光源110所發出的光線通過波長轉換元件130之後被轉換波長，並與未被轉換波長的第一光源110的其他光線以及第二光源120的光線混合，便能發出高演色性的光線。
圖2是依照本發明的另一實施例的一種光學模組的示意圖。請參閱圖2，圖2的光學模組200與圖1的光學模組100的主要差異在於，圖2的光學模組200更包括一第三光源240，第三光源240所發出的光線的波長為一第三波長。更明確地說，第一光源210、第二光源220與第三光源240分別發出不同顏色的光線。在本實施例中，第一光源210所發出的光線為藍光，第二光源220所發出的光線為紅光，第三光源240所發出的光線為綠光，但第一光源210所發出的光線、第二光源220所發出的光線與第三光源240所發出的光線的顏色種類並不以此為限制。
同樣地，第三光源240具有一第三光軸242，如圖2所示，第一光軸212、第二光軸222與第三光軸242交會於一交點，換句話說，第一光軸212、第二光軸222與第三光軸242互相不平行，第三光源240所發出的光線沿著第三光軸242射出。
波長轉換元件230位於第一光軸212、第二光軸222與第三光軸242的交點上。在本實施例中，第三波長大於轉換波長。詳細地說，第三光源240以綠光光源為例，且波長轉換元件230以黃色螢光物質為例。第三光源240所發出的部分光線在通過波長轉換元件230之後，會轉換為黃光。
因此，在本實施例中，波長轉換元件230可轉換第一光源210與第三光源240所發出的光線，而第二光源220所發出的光線在通過波長轉換元件230之後仍會維持原有波長。由於第一光源210與第三光源240所發出的光線仍有部分不會被波長轉換
元件230轉換，而維持原有波長，因此，通過波長轉換元件230之後的黃光，與未被波長轉換元件230轉換的藍光、紅光與綠光混合之後，變成為演色性良好的白光。
此外，在本實施例中，第三光源240同樣地也為一雷射光源，以提供良好的準直性以及高亮度，但第三光源240亦可為其他準直性光源，不以此為限制。
本實施例的光學模組200藉由將波長轉換元件230配置在第一光軸212、第二光軸222與第三光軸242的交點上，而有效地縮減波長轉換元件230的尺寸。此外，從第一光源210與第三光源240所發出的光線通過波長轉換元件230之後被轉換波長，並與未被轉換波長的第一光源210、第二光源220與第三光源240的光線混合，而發出高演色性的光線。
當然，能夠以點光源的形式發出高演色性光線的光學模組並不以上述為限制，圖3是依照本發明的另一實施例的一種光學模組的示意圖。請參閱圖3，本實施例的光學模組300包括一第一光源310、一第二光源320、一第三光源340及一散射元件350。第一光源310、第二光源320與第三光源340分別發出不同顏色的光線。在本實施例中，第一光源310為一藍光光源，第二光源320為一紅光光源，且第三光源340為一綠光光源，但第一光源310、第二光源320與第三光源340的種類不以此為限制。
如圖3所示，第一光源310、第二光源320與第三光源340分別具有一第一光軸312、一第二光軸322與一第三光軸342，
第一光源310所發出的光線、第二光源320所發出的光線與第三光源340所發出的光線分別沿著第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342射出。此外，第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342具有一交點，換句話說，第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342互相不平行。
散射元件350位於第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342的交點上，散射元件350用來將第一光源310所發出的光線、第二光源320所發出的光線與第三光源330所發出的光線射至不同方向。在本實施例中，散射元件350可以是具有高散射率的白陶瓷塊，在其他實施例中，散射元件350也可以是在反射鏡上塗佈有例如是硫酸鋇、鈦酸鋇、碳酸鋇、碳酸鍶、碳酸鋰、碳酸鈉、氧化鋁、氧化鈦、或氧化矽等材質的散射層，或是在表面具有微結構的元件等，當然，上述僅是舉出其中數種散射元件350的形式，散射元件350的種類並不以上述為限制。
本實施例的光學模組300透過將散射元件350配置在第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342的交點上，此配置可使得散射元件350的尺寸只需要涵蓋於第一光軸312、第二光軸322與第三光軸342的交會區域即可，可有效地縮減散射元件350的尺寸。因此，散射元件350的一最大截面面積可約等於第一光源310、第二光源320與第三光源340於交點上的光照面積，甚至散射元件350的尺寸可接近於單一光源(第一光源310、第二光源320或是第三光源340)的尺寸，而降低光學模組300的整體體積。
另外，在本實施例中，第一光源310、第二光源320與第三光源340分別為雷射光源，其具有亮度大且具準直性的特性，以使被散射元件350散射的光線能以高亮度的點光源的形式射出，當然，第一光源310、第二光源320與第三光源340也可使用其他具有良好的準直性的光源，並不以此為限制。
此外，由於第一光源310、第二光源320與第三光源340分別發出不同顏色的光線，第一光源310、第二光源320與第三光源340所發出的光線在被散射元件350散射時會混合成白光，而發出高演色性的光線。
綜上所述，本發明的光學模組透過將波長轉換元件配置在第一光軸與第二光軸的交點上，從第一光源所發出的光線在通過波長轉換元件之後被轉換波長，並與未被轉換波長的第一光源以及第二光源的光線混合，而發出高演色性的光線。或者，本發明的光學模組透過將散射元件配置在第一光軸、第二光軸與第三光軸的交點上，第一光源、第二光源與第三光源所發出的光線在被散射元件散射時混合，而發出高演色性的光線。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光學模組
110‧‧‧第一光源
112‧‧‧第一光軸
120‧‧‧第二光源
122‧‧‧第二光軸
130‧‧‧波長轉換元件
Claims (10)
- 一種光學模組，包括：一第一光源，具有一第一光軸；一第二光源，具有一第二光軸，該第一光源與該第二光源分別發出不同顏色的光線，且該第一光軸與該第二光軸不平行且具有一交點；以及一波長轉換元件，位於該第一光軸與該第二光軸的該交點上。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源所發出的光線的波長為一第一波長，該第二光源所發出的光線的波長為一第二波長，該第一光源所發出的光線在通過該波長轉換元件之後的光線的波長為一轉換波長，該第二波長大於該轉換波長，且該轉換波長大於該第一波長。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源與該第二光源分別為雷射光源。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，更包括：一第三光源，具有一第三光軸，該第一光源、該第二光源與該第三光源分別發出不同顏色的光線，該第一光軸、該第二光軸與該第三光軸交會於該交點，且該波長轉換元件位於該第一光軸、該第二光軸與該第三光軸的該交點上。
- 如申請專利範圍第4項所述的光學模組，其中該第一光源所發出的光線的波長為一第一波長，該第二光源所發出的光線的波長為一第二波長，該第三光源所發出的光線的波長為一第三波 長，該第一光源所發出的光線在通過該波長轉換元件之後的光線的波長為一轉換波長，該第二波長與該第三波長分別大於該轉換波長，且該轉換波長大於該第一波長。
- 如申請專利範圍第4項所述的光學模組，其中該第三光源為一雷射光源。
- 如申請專利範圍第1項所述的光學模組，其中該第一光源與該第二光源於該交點上的光照面積約與該波長轉換元件的一最大截面面積相等。
- 一種光學模組，包括：一第一光源，具有一第一光軸；一第二光源，具有一第二光軸；一第三光源，具有一第三光軸，該第一光源、該第二光源與該第三光源分別發出不同顏色的光線，且該第一光軸、該第二光軸與該第三光軸各自不平行且具有一交點；以及一散射元件，位於該第一光軸、該第二光軸與該第三光軸的該交點上。
- 如申請專利範圍第8項所述的光學模組，其中該第一光源、該第二光源與該第三光源分別為雷射光源。
- 如申請專利範圍第8項所述的光學模組，其中該第一光源、該第二光源與該第三光源於該交點上的光照面積約與該散射元件的一最大截面面積相等。
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